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保护性涂层系统的附着性能的判定

2021-12-08


我们时常会被问到“什么是好的附着力”,也就是我们如何判定给定的保护性涂层系统的附着性能是优异的还是不良的。我们首先思考一个问题“良好的附着力意味着保护涂层系统具有更好的性能呢?


”良好的附着性能意味保护涂层系统可以很好地粘附在基材表面,但是不是跟保护涂层系统的其它性能有关联呢?譬如防水性能?事实上,对于特定断裂强度,给定的试验设备,最高试验值并不一定表示该保护涂层系统更高的耐久性。此外,特定断裂强度高的试验值并不一定表示该保护涂层系统具有更高的耐久性。(Specifying test equipment that gives, for a particular fracture strength, the highest test values does not necessarily indicate a higher durability for that protective paint system. Also, high test values for a particular fracture strength do not necessarily indicate a high durability for that protective paint system.) 这个论断是来自于 ISO 16276-1:2007的标准描述(在之后的内容中,我们会详细介绍这个标准内容)。我们可以理解为,通过拉拔法附着力测试,其测试结果的高低与保护涂层系统的耐久性(durability)并没有直接的关系。这里我们仅限于行业中常用的涂层附着力测试方法-拉拔法,并不是指实验室的循环老化测试(这个模拟现实腐蚀环境的实验室测试,其结果相对而言更能判定涂层的附着性能)。


我们不在这里直接讨论的哪种附着力测试方法更为合理,之后,我们会做进一步的阐述说明。我们现在只需确定一点,如果没有良好的附着力,对大多数防护涂层性能而言根本没有任何意义。(如图示1, 钢结构上涂层的严重剥落)


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图示1,结构上涂层的剥落


在ISO 16276-1:2007对于不良附着是这样描述的,“具有不良附着力/内聚力的保护涂层系统,其断裂强度值通常会明显低于规范中所规定的数值。”(Protective paint systems which have poor adhesion/cohesion will normally fail at fracture strength values significantly lower than the values quoted in the specification.)。从中我们可以得出一个结论。一个典型的涂装规范应该为特定的保护涂层系统明确设定一个可接受的断裂强度值;同时,附着力测试结果应该不低于这个确定的断裂强度值。这样,我们可以认为附着性能是可以接受的。


有的涂料供应商会在其内部技术测试申明中对特定的附着性能进行定义,并提供一系列的测试结果和参考数值。但是,需要明确一点,这些测试结果和参考数值仅针对特定涂层系统的实验室条件下获得的。


而现场的涂装条件,测试步骤等因素都会发生较大的偏差和标准偏离,这种差异会导致实验室测试结果无法与现场测试结果达成一致。因此,这种内部测试报告申明无法给现场实际测试提供参考。有关这一点的原因解释,我们也会在之后的文章中做一详细阐述。


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图示2,涂料供应商产品的实验室测试报告示例


在海工项目的典型规范标准NORSOK-M501补充要求中对于附着性能的描述:


•附着力(见ISO 4624):循环腐蚀老化试验后的附着力不低于初始值的50%。(Adhesion 【see ISO 4624】: Minimum 5,0 MPa and maximum 50 % reduction from original value.)。


•涂层系统5A和系统5B的拉拔试验(见ISO 4624):不低于初始值的50%,水泥基产品最小值为2.0 MPa,环氧基产品最小值为3.0 MPa。Pull-off testing (see ISO 4624) for coating system no. 5A and system no. 5B: Maximum 50 % reduction from original value, minimum 2,0 MPa for cement based products and minimum 3,0 MPa for epoxy based products.


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图示3,NORSOK M-501 表1 – 涂层材料的预认证测试



在ISO 12944系列标准中第六部分“实验室性能试验方法”,人工老化前的性能评估要求:


ISO 2409,划格方法,等级 0 – 2 ;


ISO 4624,方法A或B,拉拔法, 最低2.5兆帕,如果出现钢材/金属钢与第一度涂层的附着失效为0%(除非拉拔值至少5兆帕)


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图示4,ISO 12944-6:2018,表3 – 人工老化前的评估

在ISO 12944 系列标准中第九部分,“海工和相关结构的实验室性能试验方法”,保护油漆系统与其初始性能的最低要求;


最低拉拔值(老化试验前)- ISO 4624,方法A或方法B,富锌底漆配套为5兆帕;非富锌底漆配套为8兆帕;热镀锌或热喷锌涂层配套为5兆帕。


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图示5,ISO 12944-9:2018,表3 – 保护油漆系统与其初始性能的最低要求

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图示6,ISO12944-9:2018,表5 – 测试样板的评估 – 方法和要求


ISO 12944 系列标准中第九部分对于人工老化测试样板提出的附着性能要求,

评估方法:ISO 4624 (拉拔测试)


认证测试前要求:方法A或B,拉拔法, 最低2.5兆帕,如果出现钢材/金属钢与第一度涂层的附着失效为0%(除非拉拔值至少5兆帕)


认证测试后要求:2周后的评估,测试样板上拉拔值不低于初始值的50%;碳钢/金属钢材与第一度涂层的附着失效为0%(除非拉拔值至少5兆帕)。


这里解释一下“拉拔值不低于初始值的50%;碳钢/金属钢材与第一度涂层的附着失效为0%(除非拉拔值至少5兆帕)。”如果根据ISO4624标准的测试步骤,老化试验暴露后保护涂层系统的拉拔值必须不低于老化试验前的初始值的50%,但其断裂界面未出现在第一度涂层与钢基材之间(0%),除非拉拔值大于5兆帕。


从典型的涂装规范NORSOK-M501和权威的ISO12944系列标准第六部分/第九部分有关保护涂层系统附着性能的描述中,我们可以看到性能参数的设定。这些附着性能参数和描述可以作为其他涂装规范的参考和引用。


但是,有一点我们还需要重申,实际的涂装工程应该遵循特定的涂装规范的具体要求,因为涂装规范(技术文档)通常是项目业主的合同文本,其中的各项参数和要求都是合同相关方确定的买卖协议条款。涂装规范的所有内容修改和/或偏离容忍,都应该事先由项目有关方协商沟通并最终达成一致意见,而不应该将其他参考性规范/标准的相关陈述作为事后解释的依据。


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